4H-SiC、GaN、β-Ga2O3、AlNに代表されるワイドギャップ化合物半導体は、高電力密度、低損失、高温動作時の安定性など、従来の半導体材料を凌駕する特性を有しており、近年、これらを用いた次世代パワーデバイスの研究開発が急速に進展している。しかし、これらの材料は強い共有結合を持つため結晶成長が難しく、成長後の結晶中には転位などの格子欠陥が高密度で存在する。一部の格子欠陥はデバイス性能や信頼性を著しく低下させる要因 (いわゆるキラー欠陥) となるため、欠陥の分布や種類を正確に把握し、それらの情報を結晶成長およびデバイスプロセスにフィードバックすることが極めて重要である。
本講演では、ワイドギャップ半導体の結晶評価技術の開発に焦点を当て、各手法の原理と適用事例について基礎から解説する。加えて、各評価技術の適用範囲や課題についても述べるとともに、放射光X線トポグラフィーをはじめ、エッチピット法、透過型電子顕微鏡 (TEM) 、多光子励起顕微鏡など、最新の評価手法に関する取り組みについて紹介する。
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- はじめに
- パワーデバイス用ワイドギャップ半導体
- カーボンニュートラルの産業イメージ
- パワーデバイスとは何か
- 次世代のパワーデバイス – ワイドギャップ半導体
- 結晶中の欠陥
- 格子欠陥による「信頼性」の懸念
- 欠陥の種類
- 欠陥評価手法とその適用範囲
- 結晶評価手法
- 選択性化学エッチング (エッチピット法)
- SiCのエッチピット形成と分類
- GaNのエッチピット形成と分類
- AlNのエッチピット形成と分類
- Ga2O3のエッチピット形成と分類
- 透過型電子顕微鏡
- SiCの転位同定
- GaNの刃状転位、らせん転位と混合転位
- 多光子励起顕微鏡
- X線回折とX線トポグラフィー
- 放射光X線トポグラフィー (XRT) とは何か
- XRTの原理
- 反射配置XRT
- 透過XRT
- その他の手法
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